綠色建筑生命周期碳排放及生命周期成本研究

【摘要】綠色建筑作為一種可持續(xù)發(fā)展的解決方案，已成為行業(yè)發(fā)展的主流趨勢。然而，要全面評(píng)估綠色建筑的可持續(xù)性，單純依靠建筑設(shè)計(jì)和建造階段的環(huán)保措施遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，必須考慮其整個(gè)生命周期內(nèi)的碳排放及成本情況。文中通過對(duì)綠色建筑生命周期碳排放及成本進(jìn)行深入研究，評(píng)估綠色建筑的經(jīng)濟(jì)可行性，為促進(jìn)綠色建筑的發(fā)展提供理論支持和實(shí)踐指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】綠色建筑；建筑生命周期；碳排放；生命周期成本

【中圖分類號(hào)】TU201.5 【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A 【文章編號(hào)】1673-6028（2024）08-0046-03

0 引言

綠色建筑是指通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，選用環(huán)保材料，提高能源使用的效能，來降低建筑物對(duì)周圍的不利影響，達(dá)到高效利用資源和保護(hù)環(huán)境的目的。然而，傳統(tǒng)上對(duì)綠色建筑的評(píng)估主要集中在設(shè)計(jì)和建造階段，忽視了建筑在整個(gè)生命周期內(nèi)的影響。因此，需要研究綠色建筑生命周期的碳排放及成本情況以適應(yīng)建筑業(yè)的發(fā)展。

1 綠色建筑生命周期碳排放核算

確定綠色建筑在其整個(gè)生命周期內(nèi)產(chǎn)生的碳排放量，有助于評(píng)估其對(duì)氣候變化的影響。通過對(duì)碳排放量的量化分析，可以了解綠色建筑在不同階段的碳排放情況，從而識(shí)別和重點(diǎn)關(guān)注碳排放的主要來源和高峰時(shí)段。進(jìn)一步對(duì)碳排放量的評(píng)估有助于認(rèn)識(shí)綠色建筑在減少溫室氣體排放、降低碳足跡方面的效果，為制定更具針對(duì)性的減排政策和措施提供科學(xué)依據(jù)[1]。提供數(shù)據(jù)支持以指導(dǎo)綠色建筑的設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營階段的碳減排策略制定，通過對(duì)碳排放量的核算，可以識(shí)別出潛在的碳減排機(jī)會(huì)和改進(jìn)建議，從而優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)、選擇低碳材料、提高能源效率等。對(duì)綠色建筑生命周期碳排放的量化分析有助于評(píng)估不同減排策略的效果和成本效益，從而為決策者提供科學(xué)的參考依據(jù)，促進(jìn)綠色建筑的可持續(xù)發(fā)展和推廣應(yīng)用。

同時(shí)，功能單位的選擇應(yīng)當(dāng)能夠充分反映建筑的功能需求和使用特點(diǎn)，確保評(píng)價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確且可比。功能單位的選擇應(yīng)當(dāng)便于與其他建筑進(jìn)行比較和評(píng)估，從而準(zhǔn)確評(píng)估綠色建筑在整個(gè)生命周期內(nèi)的碳排放情況，為科學(xué)比較和分析提供基礎(chǔ)。

2 綠色建筑生命周期各階段碳排放計(jì)算

2.1 設(shè)計(jì)決策階段

在設(shè)計(jì)決策階段，利用全生命周期評(píng)價(jià)方法對(duì)各個(gè)建筑設(shè)計(jì)方案的碳排放進(jìn)行評(píng)估。通過模擬和分析各個(gè)方案的建筑結(jié)構(gòu)、材料選用、能源利用等方面，估算每個(gè)設(shè)計(jì)方案的碳排放量。生命周期評(píng)價(jià)方法可以借助建筑信息模型等工具，對(duì)建筑的各個(gè)組成部分進(jìn)行建模，并考慮其在整個(gè)生命周期內(nèi)的碳排放情況[2]。將不同設(shè)計(jì)方案的碳排放量進(jìn)行對(duì)比分析，包括比較各個(gè)方案在建筑材料、能源利用、施工工藝等方面的碳排放情況，結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況和目標(biāo)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案的碳排放量進(jìn)行綜合評(píng)估，找出碳排放較低的設(shè)計(jì)方案。根據(jù)對(duì)各個(gè)設(shè)計(jì)方案的碳排放量進(jìn)行的評(píng)估和比較，選擇較低碳排放量的設(shè)計(jì)方案作為最終方案。在選擇最終方案時(shí)，需要綜合考慮碳排放量、經(jīng)濟(jì)性、功能性以及社會(huì)和環(huán)境影響等因素，以實(shí)現(xiàn)綠色、可持續(xù)的建筑設(shè)計(jì)目標(biāo)。

2.2 建材生產(chǎn)及運(yùn)輸階段

對(duì)建材生產(chǎn)過程中的能源消耗進(jìn)行調(diào)查和收集，包括電力、燃料等能源的使用情況。對(duì)建材生產(chǎn)所需的原材料提取過程進(jìn)行評(píng)估，包括采礦、挖掘等過程的能源消耗和排放情況。

對(duì)建材生產(chǎn)過程中采用的生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析，包括生產(chǎn)工藝的能源消耗、排放產(chǎn)生等情況。根據(jù)能源消耗、原材料提取、生產(chǎn)工藝等因素采用碳排放計(jì)算模型或數(shù)據(jù)，對(duì)建材生產(chǎn)階段的碳排放進(jìn)行計(jì)算。對(duì)建材從生產(chǎn)地到施工現(xiàn)場的運(yùn)輸距離進(jìn)行測算和評(píng)估，包括陸路運(yùn)輸、水路運(yùn)輸、鐵路運(yùn)輸?shù)雀鞣N運(yùn)輸方式。對(duì)建筑材料在運(yùn)輸中使用的交通工具及交通模式進(jìn)行評(píng)估與選擇。根據(jù)運(yùn)輸距離，運(yùn)輸工具，運(yùn)輸模式等要素，利用碳排放量的計(jì)算模型或數(shù)據(jù)，估計(jì)并計(jì)算建材運(yùn)輸過程中的碳排放量。

2.3 建造施工階段

對(duì)建筑施工過程中使用的能源進(jìn)行分析，包括電力、燃料等能源的消耗情況，涵蓋施工現(xiàn)場的照明、暖通設(shè)備、機(jī)械設(shè)備等能源消耗和使用效率[3]。同時(shí)，考慮勞動(dòng)力在施工過程中的能源消耗包括人力運(yùn)輸、人力操作設(shè)備等因素?？紤]施工現(xiàn)場管理的影響，包括臨時(shí)建筑物、施工垃圾處理等因素對(duì)碳排放的影響。根據(jù)能源消耗、施工設(shè)備使用情況、勞動(dòng)力消耗等因素，采用碳排放計(jì)算模型或數(shù)據(jù)，對(duì)建造施工階段的碳排放進(jìn)行計(jì)算。

2.4 運(yùn)營維護(hù)階段

對(duì)建筑在使用階段消耗的電力、燃?xì)獾饶茉催M(jìn)行調(diào)查和收集。如供暖、制冷、照明、通風(fēng)等系統(tǒng)的能源消耗情況。統(tǒng)計(jì)和記錄建筑每年或每月的能源消耗數(shù)據(jù)，包括用電量、用氣量等數(shù)據(jù)，根據(jù)能源消耗數(shù)據(jù)和對(duì)應(yīng)的碳排放因子計(jì)算建筑使用階段的碳排放量。分析建筑運(yùn)營管理過程中產(chǎn)生的碳排放源，如能源使用不合理導(dǎo)致的能源浪費(fèi)等。根據(jù)建筑使用階段的能源消耗數(shù)據(jù)和運(yùn)營管理的碳排放源，采用碳排放計(jì)算模型或數(shù)據(jù)，對(duì)運(yùn)營維護(hù)階段的碳排放量進(jìn)行計(jì)算。

2.5 拆除處置階段

調(diào)查和分析建筑拆除過程中產(chǎn)生的各類廢棄物，包括建筑材料、裝修材料、設(shè)備設(shè)施等，對(duì)各類廢棄物的種類、數(shù)量、特性進(jìn)行評(píng)估和統(tǒng)計(jì)。對(duì)各類廢物處置方法的評(píng)估包括循環(huán)利用、再利用、再生利用、焚燒和填埋等方式，研究其在運(yùn)輸、處理過程中的碳排放。通過理論分析和數(shù)值模擬相結(jié)合的方法，研究從拆遷場地到處置場地的運(yùn)輸距離、交通工具和運(yùn)輸模式等方面的影響，分析垃圾處置過程中的碳排放量（運(yùn)輸能耗、處置能耗等）[4]。按照廢棄物的類型、數(shù)量、處理方式以及在搬運(yùn)處理期間產(chǎn)生的碳排放，使用碳排放的計(jì)算模型或數(shù)據(jù)，計(jì)算出拆除處理的各個(gè)環(huán)節(jié)的碳排放量。

3 綠色建筑生命周期成本計(jì)算

3.1 綠色建筑生命周期成本分析

綠色建筑全生命周期成本分析就是從建設(shè)、運(yùn)營到拆除處理各個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)工程造價(jià)的全面評(píng)估與分析。分析綠色建筑項(xiàng)目在建造階段的成本構(gòu)成，包括建材采購成本、人工費(fèi)用、設(shè)備租賃費(fèi)用等。研究建造階段成本的主要影響因素，如建筑設(shè)計(jì)方案、建材選擇、施工工藝等以及這些因素對(duì)成本的影響程度和變化趨勢。分析綠色建筑項(xiàng)目在運(yùn)營維護(hù)階段的成本構(gòu)成，包括能源費(fèi)用、人工費(fèi)用、設(shè)備維護(hù)費(fèi)用等。研究運(yùn)營維護(hù)階段成本的主要影響因素，如建筑能效、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)、維護(hù)管理水平等，以及這些因素對(duì)成本的影響程度和變化趨勢。分析綠色建筑項(xiàng)目在拆除處置階段的成本構(gòu)成，包括拆除成本、廢棄物處理費(fèi)用等。研究拆除處置階段成本的主要影響因素，如建筑結(jié)構(gòu)、廢棄物處理方式、環(huán)境要求等，以及這些因素對(duì)成本的影響程度和變化趨勢。在對(duì)每一階段的成本影響因素進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，對(duì)今后成本的變動(dòng)趨勢進(jìn)行了預(yù)計(jì)，其中包含了費(fèi)用的增減趨勢，提出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)策略和措施，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的成本變化。

3.2 綠色建筑生命周期成本計(jì)算模型

綠色建筑全生命周期成本核算模式是一種定量測算和評(píng)價(jià)綠色施工工程各環(huán)節(jié)費(fèi)用的手段。將綠色建筑工程分為建設(shè)階段、運(yùn)行維護(hù)階段和拆卸處理階段，從而可以對(duì)各個(gè)階段的成本進(jìn)行分析與計(jì)算。建立各個(gè)階段成本的計(jì)算方法和指標(biāo)體系，以確保成本計(jì)算的準(zhǔn)確性和可比性。對(duì)于建造階段可以采用成本估算方法如工程量清單法、參數(shù)估算法等，來計(jì)算直接成本和間接成本。對(duì)于運(yùn)營維護(hù)階段可以采用能源計(jì)量和費(fèi)用核算等方法，來計(jì)算能源、維護(hù)等費(fèi)用。對(duì)于拆除處置階段，可以采用成本估算方法如廢棄物處理成本核算、拆除費(fèi)用估算等，來計(jì)算拆除處置階段的成本[5]。將建立的綠色建筑生命周期成本計(jì)算模型應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目中，對(duì)項(xiàng)目的成本進(jìn)行量化計(jì)算和評(píng)估，根據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行成本分析，發(fā)現(xiàn)成本的組成和變化趨勢，為項(xiàng)目決策提供參考和支持。

4 綠色建筑碳排放與成本的關(guān)系分析

4.1 碳排放與成本的關(guān)聯(lián)性分析

在綠色建筑設(shè)計(jì)和建造中，碳排放與成本之間確實(shí)存在密切的關(guān)聯(lián)性。選擇環(huán)保材料和高效能源利用技術(shù)可以直接減少碳排放。但一些環(huán)保材料和先進(jìn)技術(shù)會(huì)帶來更高的初期投資成本。因此，在選擇材料和技術(shù)時(shí)，需要綜合考慮其對(duì)碳排放和成本的影響。通過采用節(jié)能設(shè)備、優(yōu)化建筑設(shè)計(jì)和提高建筑絕熱性等措施，綠色建筑可以減少能源消耗和碳排放[6]。盡管一些節(jié)能措施會(huì)增加建造成本，但在長期運(yùn)營中通常會(huì)帶來較低的能源費(fèi)用，從而降低總體成本。綠色建筑通常維護(hù)和運(yùn)營成本較低，采用高效能源利用技術(shù)和環(huán)保材料可以降低設(shè)備維護(hù)和更換成本，進(jìn)而降低能源消耗和碳排放。因此，綠色建筑的設(shè)計(jì)和建造過程中，需要綜合考慮碳排放與成本之間的關(guān)聯(lián)性，通過選擇合適的材料、技術(shù)和策略，實(shí)現(xiàn)碳減排和經(jīng)濟(jì)效益的雙重目標(biāo)。

4.2 碳排放與成本之間的平衡與協(xié)調(diào)

在綠色建筑設(shè)計(jì)和建造過程中，平衡碳排放和成本之間的關(guān)系至關(guān)重要。在設(shè)計(jì)階段，需明確碳減排目標(biāo)、成本預(yù)算和建筑生命周期，綜合考慮環(huán)保與經(jīng)濟(jì)效益，找到最佳平衡點(diǎn)。根據(jù)建筑特點(diǎn)選擇環(huán)保材料、高效能源利用技術(shù)，并優(yōu)化設(shè)計(jì)和管理策略。進(jìn)行經(jīng)濟(jì)可行性分析，評(píng)估其對(duì)建筑生命周期成本的影響。建立監(jiān)測機(jī)制，持續(xù)評(píng)估和優(yōu)化碳排放和成本控制策略。

5 綠色建筑減少碳排放及降低生命周期成本的措施

5.1 節(jié)地、節(jié)能、節(jié)材措施

通過緊湊型建筑設(shè)計(jì)和高效用地規(guī)劃，最大限度減少土地資源的消耗。優(yōu)先選擇城市內(nèi)部閑置用地進(jìn)行綠色建筑項(xiàng)目規(guī)劃，減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。在建筑周圍增加綠化帶和景觀綠地，提升生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，增加城市綠色空間。

選用高效的供暖、通風(fēng)及空調(diào)系統(tǒng)，降低能耗及二氧化碳排放量，并采取優(yōu)異的保溫材料及保溫措施降低能耗[7]。應(yīng)用太陽能和風(fēng)力發(fā)電，減輕對(duì)常規(guī)能源的依賴，進(jìn)一步減少二氧化碳的排放量。利用智能控溫系統(tǒng)管理能量消耗，提高能效，降低碳排放，確保室內(nèi)舒適度。

優(yōu)先選擇符合環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料，如可再生材料和回收材料等，減少資源消耗和環(huán)境污染。在建筑拆除和改造過程中，盡可能回收和再利用原有建筑材料，降低碳排放和支出成本。推動(dòng)綠色建筑認(rèn)證體系的應(yīng)用和推廣，鼓勵(lì)建筑業(yè)主和設(shè)計(jì)者選擇符合綠色建筑標(biāo)準(zhǔn)的建筑材料和技術(shù)。

5.2 施工與運(yùn)營管理

施工與運(yùn)營管理在綠色建筑的碳排放和成本方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。優(yōu)化施工流程、合理安排施工順序和資源利用，可以減少施工期間的能源消耗和碳排放。例如采用BIM技術(shù)進(jìn)行施工過程模擬和優(yōu)化，減少資源浪費(fèi)[8]。采用可再生材料和預(yù)制建筑構(gòu)件等技術(shù)，減少施工廢棄物的產(chǎn)生和運(yùn)輸過程中的能源消耗和碳排放。實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理建筑能耗的系統(tǒng)，優(yōu)化能源使用效率，逐步替換建筑內(nèi)的高能耗設(shè)備，如老舊的空調(diào)系統(tǒng)和照明設(shè)備，安裝高效節(jié)能設(shè)備。提高建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的保溫隔熱性能，減少冷暖氣能耗。

定期檢查和維護(hù)建筑設(shè)備，保持設(shè)備的高效運(yùn)行狀態(tài)，可以降低能源消耗和碳排放。如清潔空調(diào)濾網(wǎng)、定期檢查管道和設(shè)備的漏水情況等。通過對(duì)樓宇能耗的監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)對(duì)建筑能耗的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，及時(shí)調(diào)節(jié)能耗，提升能效，降低二氧化碳排放量[9]。通過對(duì)建筑施工過程進(jìn)行科學(xué)組織，減少建筑垃圾的生成與輸送，并對(duì)建筑運(yùn)行進(jìn)行優(yōu)化，能夠?qū)崿F(xiàn)建筑的低碳減排，提升建筑能效，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與節(jié)能減排。通過詳細(xì)的成本收益分析，評(píng)估綠色技術(shù)的初期投資與長期回報(bào)，不僅需要關(guān)注初始建設(shè)成本，還要考慮運(yùn)營、維護(hù)和最終處置成本，實(shí)現(xiàn)全生命周期的成本最優(yōu)化。積極申請各類補(bǔ)貼和激勵(lì)政策，降低綠色技術(shù)應(yīng)用的初期投資壓力。

6 結(jié)語

綜上所述，綠色建筑不僅有助于降低碳排放和成本支出，也是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的重要途徑之一。通過對(duì)綠色建筑生命周期碳排放與成本的研究，可以為推動(dòng)綠色建筑發(fā)展提供重要參考和支持。

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[作者簡介]李惠（1984—），女，山東昌樂人，本科，工程師，研究方向：公共投資審計(jì)。